DE4129941A1 - Fahrradschuhsohle und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fahrradschuhsohle, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung von Sohlen für Fahrradschuhe.

Üblicherweise werden Fahrradschuhsohlen beispielsweise aus einem Harz oder ähnlichem Werkstoff hergestellt, der mit Glasfaserspänen zur Verstärkung vermischt ist.

Bei diesem Aufbau wirkt auf die Sohle eine starke Biegekraft ein, die in Längsrichtung des Schuhs beim Treten der Pedale aufgebracht wird. Aus diesem Grund ist die Sohle massiv ausgebildet, so daß sie gegenüber der Biegekraft widerstandsfähig ist, da eine höhere Stärke kaum von der Sohle erwartet werden kann, wenn sie die in zufälliger Ausrichtung angeordneten Glasfaserspäne ohne Faserschichten aufweist. Folglich ist die Sohle selbst schwer, und der Radfahrer muß beim Fahren mit den schweren Sohlen hart in die Pedale treten, was den Nachteil der Erschöpfung des Radfahrers mit sich bringt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Sohle für einen Fahrradschuh zu schaffen, der sehr leicht ist und dennoch gegenüber über einer starken Biegekraft, die in Längsrichtung des Schuhs einwirkt, eine ausreichend hohe Beständigkeit aufweist, sowie ein Verfahren zur Herstellung solcher Schuhsohlen vorzuschlagen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Fahrradschuhsohle der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß sie einen leichten Kern, Faserschichten zur Versteifung des Kerns, die den Kern umgeben, und ein Harz zur Integrierung der Faserschichten und des Kernes aufweist.

In so aufgebauter Form weist die gesamte Schuhsohle ein geringes Gewicht auf, wobei ein unnötiges Versteifungsteil fehlt, da hier ein leichter Kern von Faserschichten umhüllt und mit einem Harz beide Be­ standteile miteinander integriert sind. Die Faserschichten bestehen aus einem gewebten Textilmaterial oder aus Vliesstoff zur Versteifung des Kernes, wodurch die Schuhsohle insgesamt eine ausreichend hohe Festigkeit erhält.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung handelt es sich bei den im vorstehend beschriebenen Aufbau verwendeten Faserschichten um Schichten aus Kohlenstoffaserfolie.

Bei dieser Konstruktion sind in den Faserschichten, die als hauptsächliche Versteifungselemente wirken, leichte und feste Kohlen­ stoffasern vorgesehen, die den Versteifungseffekt noch erhöhen.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung weist die erfindungsgemäße Fahrradschuhsohle gegebenenfalls eine Befestigungseinrichtung für einen Stollen bzw. eine Schuhplatte auf, während die Faserschichten gegebenenfalls eine erste Folienschicht aufweisen, die mindestens auf der Oberseite oder Unterseite des Kernes aufgebracht ist, wobei sich die Fasern in Längsrichtung des Schuhs erstrecken, sowie eine zweite Folien­ schicht, die an einer Stelle des Kernes aufgebracht ist, die der Be­ festigungseinrichtung entspricht, wobei sich die Fasern quer zum Schuh erstrecken, und eine dritte Folienschicht aus einem Gewebe aus Kohlen­ stoffasern, das die erste und zweite Folienschicht und den Kern überdeckt, wobei der Kern aus einem leichten Harz besteht, welches die erste bis dritte Folienschicht mit dem Kern verbindet.

Bei dieser Konstruktion ist die erste Folienschicht, in der die Fasern in Längsrichtung des Schuhs verlaufen, gegenüber einer Biegekraft, die in Längsrichtung des Schuhs einwirkt, ausreichend widerstandsfähig. Auf die Stollenbefestigungseinrichtung wirkt eine starke Biegekraft quer zum Schuh ein, was auf das Durchtreten bzw. Hochziehen des Fahrradpedals zurückzuführen ist. Die zweite Folienschicht jedoch, in der die Kohlenstoffasern quer zum Schuh an der Stelle des Kernes verlaufen, die der Stollenbefestigung entspricht, schützt die Sohle wirksam gegen Beschädigung infolge einer darauf einwirkenden hohen Tretkraft. Die dritte Folienschicht dient dazu, eine Trennung der ersten und zweiten Folienschicht vom Kern zu verhindern.

Kohlenstoffasern besitzen eine gute Zugfestigkeit, doch ist ihre Druckfestigkeit gering. Deshalb werden für die erste und zweite Folienschicht, die als wichtigste Verstärkungselemente dienen, Folien und kein Gewebe aus Kohlenstoffaser verwendet. Würde man die erste und zweite Folienschicht aus einem Gewebe aus Kohlenstoffaser verwenden, so würden die zickzackförmig zur Gewebebildung verlaufenden Fasern im Gewebe eine Druckspannung erzeugen und damit zu mangelnder Festigkeit führen. Dieser Nachteil tritt bei der erfindungsgemäßen Fahrradschuhsohle nicht auf.

Des weiteren wird die Aufgabe der Erfindung mit einem Verfahren zur Herstellung einer Fahrradschuhsohle dadurch gelöst, daß dieses die folgenden Arbeitsgänge umfaßt: Umwickeln eines leichten Kernes mit Folien aus vorimprägniertem Glasfasermaterial, die Fasern zur Versteifung enthalten, und Integrieren des Kernes und der Folien aus vorimprägniertem Glasfasermaterial durch Preßarbeit und Aushärten des Harzes in den Folien aus vorimprägniertem Glasfasermaterial.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Fahrradschuh­ sohle werden versteifende Faserschichten gebildet und mit dem Kern integriert. Zu diesem Zweck werden Folien aus vorimprägniertem harzgetränktem Glasfasermaterial mit Kohlenstoffasern verwendet, die gepreßt werden, worauf man das Harz aushärten läßt. Die Folienschichten legen sich zuverlässig an den Kern an, wobei die Gefahr, daß sich darin Hohlräume oder Poren bilden, gering ist. Somit kann nach diesem Verfahren eine feste Schuhsohle hergestellt werden. Dieses Herstellungsverfahren ist einfach und kann bei niedrigen Herstellungskosten durchgeführt werden, da beim Kern nur eine Preßarbeit anfällt und die vorimprägnierten Glasfaserfolien aufgebracht werden.

Erfindungsgemäß sind eine Fahrradschuhsohle und ein Verfahren zu deren Herstellung vorgesehen, wobei die Schuhsohle insgesamt ein sehr geringes Gewicht besitzt, während sie dennoch gegenüber einer in Längsrichtung des Schuhs einwirkenden Biegebeanspruchung ausreichend hohe Festigkeit besitzt. Der Schuh mit einer derartigen Schuhsohle vermindert die Ermüdung bzw. Erschöpfung des Radfahrers durch die Arbeit des Pedaltretens. Mit dem erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Schuhsohle ist es möglich, eine leichte und widerstandfähige Schuhsohle in einem einfachen Verfahren bei geringen Kosten herzustel­ len.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Es zeigt:

Fig. 1 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht mit der Darstellung verschiedener Schichten;

Fig. 2 eine Ansicht im Vertikalschnitt mit der Darstellung der Sohle vor dem Pressen;

Fig. 3 eine Ansicht im Vertikalschnitt mit der Darstellung der Sohle nach dem Pressen;

Fig. 4 eine Ansicht im Vertikalschnitt mit der Darstellung eines in korrekter Lage montierten Stollens;

Fig. 5 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung der Sohle, und

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines kompletten Schuhs.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.

Fig. 6 zeigt einen Fahrradschuh 1 mit einem daran befestigten Stollen C zur Verbindung mit einem sogenannten klammerlosen Pedal. Gemäß Fig. 4 und 5 weist der Fahrradschuh 1 eine Sohle 2 und ein Seiten- bzw. Fersenteil 3 als Hauptbestandteile auf. Die Sohle 2 umfaßt eine harte Außensohle 4, eine weiche Innensohle 5, die auf die Außen­ sohle 4 aufgelegt ist, und eine weiche Brandsohle 6 auf der Innensohle 5. An der Sohle 2 ist an der Stelle, die dem Fußballen entspricht, eine Stollenbefestigung 7 ausgebildet. Die Stollenbefestigung 7 weist Öffnungen 7a zur Aufnahme von Befestigungsstiften sowie Aussparungen 7b zur Aufnahme von Muttern auf. Mit dem Bezugszeichen 7c sind Sicherungen angegeben, die ein Drehen der auf die Befestigungsstifte aufgeschraubten Muttern verhindern. Die Sohle 2 weist des weiteren eine Vielzahl von Luftdurchtrittsöffnungen im vorderen Abschnitt auf. Das Schuhseitenteil 3 besteht aus Nylongewebe oder aus synthetischem Gummi­ material und weist zwei Laschenriemen 3b in der Art eines Klettverschlusses zur Befestigung auf, mit denen sich der Schuh über dem Spann eines durch eine Öffnung 3a eingeführten Fußes festziehen läßt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 wird nun ein Verfahren zur Herstellung der Außensohle 4 erläutert. Bei diesem Verfahren wird mit Folien aus Kohlenstoffasern und aus vorimprägniertem Glasfasermaterial gearbeitet, da ersteres leichter als das vorimprägnierte Material ist, sowie mit einem wärmehärtbaren Harz, beispielsweise Phenolharz, zum Im­ prägnieren dieser Fasern. Die erste und die zweite Folie 11 und 12 aus vorimprägniertem Glasfasermaterial, die nachstehend noch näher beschrieben werden, weisen ein Material auf, das unter der Bezeichnung UDCF bekannt ist und in dem sich Versteifungsfasern in einer Richtung erstrecken.

Im ersten Verfahrensschritt wird aus Polyurethanschaum ein Kern 9 für die Außensohle 4 geformt, worauf auf die Ober- und Unterseite des Kernes 9 zur Bildung jeweils einer ersten zusätzlichen Folienschicht 10a eine vorimprägnierte Folie 10 aus Glasfasergewebe aufgelegt wird. Diese Schichten 10a dienen zur Verbesserung des Zusammenhalts zwischen dem Polyurethankern 9 und dem vorimprägnierten Folien aus Kohlenstoffaser.

Im zweiten Schritt werden erste vorimprägnierte Folien 11 aus Kohlenstoffaser auf die Ober- und Unterseite des Kernes 9 aufgelegt, in denen die Fasern in Längsrichtung des Schuhs verlaufen; diese bilden erste Folienschichten 11a.

Im dritten Schritt wird eine zweite vorimprägnierte Folie 12 aus Kohlenstoffasern an der Stelle auf der Unterseite des Kernes 9 aufgelegt, die der Stollenbefestigung 7 entspricht, wobei in dieser Folie die Fasern quer zum Schuh verlaufen; auf diese Weise entsteht eine zweite Folienschicht 12a.

In einem vierten Arbeitsgang wird eine vorimprägnierte Folie 13 aus Glasfasergewebe auf die Unterseite des Kernes 9 aufgelegt, die dann eine zweite zusätzliche Folienschicht 13a bildet.

Im nächsten, dem fünften Schritt wird der Kern 9 mit den in den vorangegangenen Arbeitsgängen gebildeten Schichten mit einer dritten vorimprägnierten Folie 14 aus Kohlenstoffgewebe in Satinbindung zur Bildung einer dritten Folienschicht 14a umhüllt. Die dritte vorimprägnierte Folie 14 weist eine vorimprägnierte Folie 14b auf, die auf die Oberseite des Kernes 9 aufgelegt wird und im wesentlichen die gleiche Fläche wie die Oberseite des Kernes 9 aufweist, sowie eine vorimprägnierte Folie 14c mit größerer Fläche, die so auf die Unterseite des Kernes 9 aufgelegt wird, daß sie die obenliegend vorimprägnierte Folie 14b überdeckt.

Im sechsten Verfahrensschritt wird die Außensohle 4 mit den verschiedenen Schichten in Formen eingelegt und durch Druckeinwirkung und Erwärmung geformt. Folglich wird die Außensohle 4 dadurch fertig­ gestellt, daß das Imprägnierharz der vorimprägnierten Folien 10 bis 14 durch die Wärmeeinwirkung aushärtet. Wird mit Phenolharz als Imprägnierharz gearbeitet, beträgt die Erwärmungstemperatur beispielsweise 140°C, während die Preßzeit 2 Stunden beträgt. Der Druck wird in so hohem Maße aufgebracht, daß eine Ausdehnung des Kernes 9 verhindert wird. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Aufschäumen des Polyurethanharzes im Kern 9 als Nebenerscheinung verhindert.

Die Bohrungen 7a zur Aufnahme von Befestigungsstiften und die Luftdurchtrittsöffnungen 8 können nach dem zweiten Arbeitsgang durch Ausbohren ausgebildet werden. Die Aussparungen 7b und die Sicherungen 7c werden während der vorstehend beschriebenen Preßarbeit gebildet. In den Arbeitsschritten 1 bis 6 werden die erste zusätzliche Folien­ schicht 10a, die erste Folienschicht 11a, die zweite Folienschicht 12a, die zweite zusätzliche Folienschicht 13a und die dritte Folien­ schicht 14a nacheinander von der Unterseite des Kernes 9 aus nach unten so angeordnet, daß sie einen unteren Teil der Außensohle 4 bilden, während die erste zusätzliche Folienschicht 10a, die erste Folienschicht 11a und die dritte Folienschicht 14a nacheinander vom Kern 9 aus nach oben aufeinander gelegt werden, um so einen oberen Abschnitt der Außensohle 4 zu bilden.

Der Fahrradschuh 1 mit der nach dem vorstehend erläuterten Herstellungs­ verfahren gebildeten Außensohle 4 weist kein unnötiges Versteifungs­ element auf. Da die erste und zweite Folienschicht 11a und 12a als hauptsächliche Versteifungen dienen, die leichte und feste Kohlen­ stoffasern enthalten, ist das Gesamtgewicht der Sohle 2 gering, während ein hohes Maß an Festigkeit beibehalten wird. Die ersten Folienschichten 11a, in denen sich die Kohlenstoffasern in Längsrichtung des Schuhs 1 erstrecken, haben gegenüber einer in Längsrichtung auf den Schuh 1 wirkenden Biegekraft eine ausreichende Widerstandsfähigkeit. Auf die Sohle 2, insbesondere die Stollenbefestigung 7, wirkt eine starke Biegekraft in Querrichtung zum Schuh ein, die durch das Niedertreten bzw. Hochziehen eines Fahrradpedals aufgebracht wird. Die zweite Folienschicht 12a jedoch, in der sich die Kohlenstoffasern quer zum Schuh an der Stelle des Kernes erstrecken, die der Stollenbefestigung 7 entspricht, schützt die Sohle 2 wirksam gegen eine Beschädigung durch eine auf diese einwirkende hohe Tretkraft.

Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend im einzelnen erläutert.

• I. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird die zweite vorimprägnierte Folie 12 nur um die Befestigungseinrichtung 7 aufgelegt. Die zweite vorimprägnierte Folie 12 kann jedoch auch stattdessen über die gesamte Oberfläche der Außensohle 5 aufgelegt werden. Die erste und zweite vorimprägnierte Folie 11 und 12 kann entweder auf die Oberseite oder auf die Unterseite des Kernes 9 aufgelegt werden. Diese Folien 11 und 12 können auch in anderer Reihenfolge aufgebracht werden.
  An den Stellen, an der die ersten vorimprägnierten Folien 11 und 12 auf die Unterseite des Kernes 9 aufgelegt werden, wird eine höhere Festigkeit als dort erreicht, wo diese Folien 11 und 12 nur auf die Oberseite des Kernes 9 aufgebracht werden.
• II. Statt des Stollens C kann an der Befestigungseinrichtung 7 auch ein Schuhplattenteil angebracht werden.
• III. Bei dem vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiel wird zum Vorimprägnieren der Folien 10 bis 14 das wärmehärtende Phenolharz verwendet. Es ist jedoch auch möglich, mit einem thermoplastischen Harz oder mit anderen Harzen zu arbeiten, die durch Altern aushärten. Hierbei ist zu beachten, daß der in den Ansprüchen verwendete Begriff "Harze" sowohl synthetische als auch natürliche Harze umschließt.
• IV. Bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel wird die Außensohle 4 unter Einsatz der vorimprägnierten Folien 10 bis 14 hergestellt. Es können jedoch auch zuerst Folien 10a bis 14a aus Kohlenstoffaser und Gewebe aus Kohlenstoffasern auf den Kern 9 aufgebracht und dann erst mit dem Harz getränkt werden.
• V. Auch wenn bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel die Außensohle 4 durch Pressen geformt wird, kann sie auch nach einem anderen Verfahren mit Druckeinwirkung hergestellt werden. Es ist außerdem nicht erforderlich, daß das Harz in den vorimprägnierten Folien 10 bis 14 während des Preßvorganges aushärtet.
• VI. Bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel bezieht sich die Erfindung auf die harte Außensohle 4. Stattdessen könnte sie auch gegebenenfalls auf die Brandsohle Anwendung finden, die auf einer weichen Außensohle aufgelegt ist. Damit ist die Erfindung auf beide Teile der Sohle 2 gleichermaßen anwendbar.
• VII. Der Kern 9 beschränkt sich nicht allein auf ein geschäumtes Material, sondern kann auch aus jedem anderen Werkstoff bestehen, so lange dieser ein geringes Gewicht besitzt. Des weiteren kann auch ein Material mit hohem spezifischen Gewicht verwendet werden, um einen leichten hohlen Kern zu bilden.
• VIII. Bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel enthalten die Folienschichten 11a bis 114 lange Fasern. Stattdessen können auch Folienschichten verwendet werden, die beispielsweise aus Vliesstoff bestehen.

Claims (8)

1. Fahrradschuhsohle, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen leichten Kern (9), Faserschichten (11a, 12a, 14a) zur Versteifung des Kernes (9), die den Kern umgeben, und ein Harz zur Integrierung der Faserschichten (11a, 12a, 14a) und des Kernes (9) aufweist.

2. Fahrradschuhsohle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserschichten (11a, 12a, 14a) aus Kohlenstoffasern bestehende Folien­ schichten sind.

3. Fahrradschuhsohle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Befestigungseinrichtung (7) zum Anbringen eines Stollens (C) bzw. eines Schuhplattenteils aufweist, und daß die Faserschichten eine erste Folienschicht (11a) aufweisen, die auf mindestens die Oberseite oder Unterseite des Kernes (9) aufgelegt ist und in der die Fasern in Längsrichtung des Schuhs (1) verlaufen, sowie eine zweite Folienschicht (12a), die an der Stelle auf den Kern (9) aufgelegt ist, die der Befestigungs­ einrichtung (7) entspricht, wobei sich die Fasern in dieser Schicht quer zum Schuh (1) erstrecken, sowie eine dritte Folienschicht (14a) aus einem Gewebe aus Kohlenstoffaser, die über die erste und zweite Folienschicht (11a, 12a) und den Kern (9) gelegt ist, wobei der Kern (9) aus einem leichten Harz gebildet ist, das die erste bis dritte Folienschicht und den Kern miteinander integriert.

4. Fahrradschuhsohle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (9) aus Polyurethanschaum gebildet ist, und daß die Faser­ schichten (11a, 12a, 14a) zusätzliche Folienschichten (10a, 13a) aus Glasfasermaterial aufweisen, die zwischen den Folienschichten (11a, 12a, 14a) und dem Kern (9) angeordnet sind.

5. Verfahren zum Herstellen einer Fahrradschuhsohle nach den An­ sprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Arbeitsgänge aufweist: Umwickeln eines leichten Kernes (9) mit Folien (11, 12, 14) aus vorim­ prägniertem Fasermaterial, die Fasern zur Versteifung enthalten, und Integrieren des Kernes (9) und der Folien (11, 12, 14) aus vorimprägniertem Fasermaterial durch Preßarbeit und Aushärten des Harzes in den Folien aus vorimprägniertem Fasermaterial.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Versteifung dienenden Fasern in Schichten von Folien aus Kohlenstoff vorgesehen sind.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem die Sohle eine Befestigungs­ einrichtung (7) zum Anbringen eines Stollens (C) oder eines Schuhplattenteils aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Arbeitsgang des Umhüllens des Kernes (9) mit den vorimprägnierten Folien (11, 12, 14) aus Fasermaterial die folgenden Schritte ausgeführt werden:
Auflegen einer ersten vorimprägnierten Folie (11) aus Kohlenstoffaser­ gewebe mindestens auf die Ober- oder die Unterseite des Kernes (9), wobei die Fasern in dieser Folie in Längsrichtung des Schuhs (1) verlau­ fen,
Auflegen einer zweiten vorimprägnierten Folie (12) aus Kohlenstoffaser­ gewebe auf einer Stelle des Kernes (9), die der Befestigungseinrichtung (7) entspricht, wobei die Fasern quer zum Schuh (1) verlaufen, und
Auflegen einer dritten vorimprägnierten Folie (14) aus Kohlenstoffaser­ gewebe zum Umhüllen des Kernes (9), nachdem die erste und die zweite vorimprägnierte Folie (11, 12) jeweils aufgebracht wurden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (9) aus Polyurethanschaum hergestellt ist, und daß des weiteren ein Arbeitsgang vorgesehen ist, bei dem zusätzliche Folienschichten (10a, 13a) aus einer vorimprägnierten Glasfaserfolie (10, 13) zwischen die Folienschichten (11, 12 und 14) und den Kern (9) eingelegt werden.